7第七章 數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理

章節(jié)內(nèi)容日第一節(jié)調(diào)隹中的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)與電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)-3^55｝映與快反建賒日二瞞計(jì)算1調(diào)隹原理圖2遠(yuǎn)景距和調(diào)庭計(jì)算3掘計(jì)算4近景距和調(diào)度計(jì)算日三電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算1瞻2調(diào)建計(jì)算例1基本計(jì)算例2調(diào)蕉合理精度定例3多段調(diào)建計(jì)算第二節(jié)調(diào)校設(shè)備及校正方法分析-對(duì)紗圈盼模調(diào)焦系統(tǒng)的光眺位點(diǎn)與龜路反傳點(diǎn)的檢測(cè)日二在Zemax上瞰檢瀚程，并進(jìn)行蒂匿分析1檢校儀平行光管睫與蛔酸隹距間的關(guān)系2光具座平行光管的檢校3檢校儀平行光管的檢校4商快度撕日三顯示器和計(jì)算計(jì)軟件1ccd顯示ESW數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理_基礎(chǔ)篇第七章照象機(jī)照相機(jī)用數(shù)碼鏡頭，現(xiàn)多數(shù)是焦距在10mm以內(nèi)，F(xiàn)數(shù)在2左右。屬于廣角大口徑系統(tǒng)。通過測(cè)繪仿型設(shè)計(jì)，可以解決問題。而超廣角（視場角在120°左右），超大口徑（F數(shù)在1.2左右）的照象機(jī)用數(shù)碼鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)，是存在一定的難度，可借鑒的樣品數(shù)較少。另外由于鏡頭多，半徑彎曲小，測(cè)繪的誤差相對(duì)較大。故得到的光路結(jié)構(gòu)繪偏離原校正好的狀態(tài)較大。應(yīng)遵循什么原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，才能得到合于要求的結(jié)果，這些問題作為專題，在“超廣角超口徑數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)”中介召。作為照相系統(tǒng)，其調(diào)焦方面的資料介召較少，而校正鏡頭方面的資料介召的更少。但這在象機(jī)成品成象質(zhì)量上，確是舉足輕重的。應(yīng)引起足構(gòu)的重視。本章重點(diǎn)介召象機(jī)調(diào)焦方面的理論。第一節(jié)調(diào)焦中的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)與電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)—光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)與電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)概念物體經(jīng)相機(jī)鏡頭成象于最佳象面，在離焦的前后很小的范圍內(nèi)，如果傳函線條不超出CCD的最小象元，那么CCD是查覺不到的。這個(gè)離焦范圍就是該鏡頭在其對(duì)準(zhǔn)位置上的象方景深，鏡頭的物方的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)，稱之為光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。與象方景深共厄的物方范圍，稱之為物方景深。單一的物方景深，不能復(fù)蓋整個(gè)要觀查的物空間，往往要多個(gè)相連的物方景深才能容納下整個(gè)需觀查的物空間，這就要借助多段調(diào)焦將鏡頭分別對(duì)準(zhǔn)不通景深段上的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)，以解決物方大跨度內(nèi)的不同對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)都成象精楚的要求。在兩相鄰的景深范圍相接處，應(yīng)有公共區(qū)，這樣在電路探測(cè)到了物體剛跨越公共區(qū)中點(diǎn)時(shí)，將鏡頭對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)移到下一段時(shí)，并不會(huì)因測(cè)距誤差，而使物體處于下段景深之外（因?yàn)閯偪邕^區(qū)域中點(diǎn)時(shí)，扔在公共區(qū)，而公共區(qū)也處在下段景深范圍以內(nèi)）。我們稱兩相鄰的景深共有區(qū)域的中點(diǎn)是電路反傳點(diǎn)。電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)的作用就是判斷探測(cè)到物距在第幾個(gè)區(qū)域中點(diǎn)之后，從而將鏡頭調(diào)焦到對(duì)應(yīng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)上。我們稱相鄰景深公共區(qū)中點(diǎn)為電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)。有了光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)與電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)概念，就可推導(dǎo)相應(yīng)的求解公式。二光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算1調(diào)焦原理圖

圖1調(diào)焦原理示意圖在上圖中，照象鏡頭遠(yuǎn)景設(shè)在無限遠(yuǎn)，應(yīng)此象距L22=F(物鏡象方焦距)。圖1調(diào)焦原理示意圖而鏡頭對(duì)準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)象距為L2,這個(gè)值應(yīng)如何確定呢？可由前景面上點(diǎn)在其上彌散斑直徑Z2允許值來確定。由于CCD上中心點(diǎn)鑒別率是0.7視場鑒別率的1.5倍，即軸上點(diǎn)彌散允許值小，所以應(yīng)以軸上點(diǎn)來計(jì)算調(diào)焦量。下面進(jìn)行計(jì)算式的推導(dǎo)。2遠(yuǎn)景距和調(diào)焦量計(jì)算設(shè)鏡頭通光口徑為DD，則由三角形相似有:>ina2i>ina2i=L22*Z2HD第一調(diào)焦段的遠(yuǎn)景距在無限遠(yuǎn)，第二調(diào)焦段的遠(yuǎn)景距是第一調(diào)焦段的近景距????，這樣只要求出每段的近景距，則遠(yuǎn)景距也就解出了。(1)式是遠(yuǎn)鏡對(duì)應(yīng)調(diào)焦量算式。3光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)物距計(jì)算再由圖1有:由高斯公式有:那么有:由高斯公式有:那么有:(2)L2=L22+DAT21(2)公式（4）可解出鏡頭對(duì)準(zhǔn)面的物距，剩下的問題就是求解近距點(diǎn)和后調(diào)焦量。4近景距和調(diào)焦量計(jì)算由三角形相似還有：DDZ1DDZ1L21-DAT22*L2+DAT22DAT22由(6)式可解出：Z1*L2DAT22=—aL21=L2+DAT22(6)DD-Z1公式（6）可確定鏡頭后調(diào)焦量和近景面所對(duì)應(yīng)的象距。由高斯公式有：111L21Lil~F那么有：Lll=F*L21F-L21(8)公式（8）可解出鏡頭近景面的物距和調(diào)焦量三電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算1思路Lll=F*L21F-L21(8)先給一個(gè)在CCD允許的離焦量所對(duì)應(yīng)的彌散斑，這個(gè)離焦量在CCD面上的彌散不要超出一個(gè)最小象元，這樣CCD就不易查覺象的變化。由此據(jù)前面推出的一系列算式，可得到一系列首尾相接（沒有景深公共區(qū)）的調(diào)焦段，物方調(diào)焦段的連接點(diǎn)就是電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)。前面說過，為了在連接處不要因?yàn)殡娐窚y(cè)距誤差反轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤的段，而使彌散超差，就應(yīng)給反轉(zhuǎn)點(diǎn)一個(gè)公共區(qū)，在此公共區(qū)內(nèi)，不管電路是否反轉(zhuǎn)，鏡頭都處與彌散公差范圍之內(nèi)。這樣我們以CCD最小象元尺寸的1/4作為公共區(qū)，就可在電路測(cè)距有誤差時(shí)，仍保正了彌散不超。如何能使電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)處有1/4CCD最小象元尺寸的調(diào)焦段公共區(qū)呢？只需給出3/4最小象元尺寸作為離焦允需的彌散就可以了，在此條件下調(diào)焦段分界點(diǎn)才是我們要找的電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)。再次強(qiáng)調(diào)：電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)是用以確定光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)是那個(gè)調(diào)焦段的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)，這是驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)鏡頭到位的依距。

我們選擇CCD時(shí)，是以0.7視場的傳函頻數(shù)作為鏡頭鑒別率。再用它選的線寬與CCD最小象元相等來選CCD。這樣就可用“第二章數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理_基礎(chǔ)篇（分辯率）”一章的關(guān)于鑒別率線寬計(jì)算式來算CCD的最小象元尺寸了。我們?cè)诜謪^(qū)域要求鑒別率中曾介召過，視場中心鑒別率是0.7視場鑒別率的1.5倍，因此中心線寬要比0.7視場小不少。這就是給出一個(gè)CCD尺寸作為彌散，對(duì)鏡頭主要成象區(qū)（中心區(qū)）影響不大的原因。上面看出CCD最小象原尺寸決定了調(diào)焦分段數(shù)，象質(zhì)要求越高的鏡頭，其最小象元尺寸就越小，象元要求調(diào)焦分段就越多。有的變焦鏡頭竟多達(dá)28段（高檔變焦鏡頭），而有的幾十萬象素的確沒有調(diào)焦。2數(shù)碼鏡頭調(diào)焦計(jì)算例1基本計(jì)算設(shè)有一鑒別率是100lp/mm的鏡頭用在100萬1/3英寸的CCD上，若彌散允許值是0.005mm，鏡頭焦距是8mm，相對(duì)口勁是1/2.8。請(qǐng)計(jì)算其調(diào)焦量。?前調(diào)焦量的計(jì)算由已知有彌散允許值是0.005mm，D/F=1/2.8今D=8/2.8=2.86mm。這就是物在無限遠(yuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的前調(diào)焦這就是物在無限遠(yuǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的前調(diào)焦量。?對(duì)準(zhǔn)面計(jì)算再由公式（2）可解出對(duì)準(zhǔn)面象距再由公式（2）可解出對(duì)準(zhǔn)面象距再由公式（3）可解出對(duì)準(zhǔn)面物距后調(diào)焦量計(jì)算L2=F+DAT21=8+0.014=8.014nwiF*L28w8.01411===-4579.43urnF-L28-8.014由公式（6）可確定鏡頭后調(diào)焦量Z1*L20.005*8.014DAT22===0.014urniD-Z12.86-0.005這是后調(diào)焦量。，這是后調(diào)焦量。?、由公式（6）可確定鏡頭近點(diǎn)象距121=12+dat22=8.014+0.014=8.028Iran，這是近點(diǎn)象距再由公式（8）可解出近點(diǎn)物距F*L218*8.029L11===-2294uwiF-L218-8.028例2調(diào)焦合理精度的給定具體給多大合適，可以在Zemax中給一個(gè)考查面，然后將考查面對(duì)CCD面離焦，當(dāng)鏡頭傳函MTF值下將5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的離焦量可定為清晰度法定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的精度。為什么給5%呢？因?yàn)楣鈱W(xué)冷加工和儀校公差允許傳函下降15%，在后面公差分析中給了一實(shí)例，對(duì)七鏡系統(tǒng)，以低精度給公差，恰好使系統(tǒng)傳函下將15%，而一般情況是以中等精度給公差，這樣傳函下降不會(huì)超出12%，其中含有儀校公差。我們給出5%的離焦公差，不會(huì)使系統(tǒng)傳函下將超出15%的。另外據(jù)網(wǎng)上資料介召“灰度位寬.htm”和“灰度變換.htm”，CCD灰度經(jīng)過二值化處理，可給出256個(gè)灰度等級(jí)。至于原CCD可辯認(rèn)的灰度等級(jí)，應(yīng)不會(huì)低于20個(gè)等級(jí)（即傳函下降5%算一個(gè)灰度等級(jí)，則共可劃分成20個(gè)）。為了提高20個(gè)等級(jí)灰度的可識(shí)別性，建議高精度調(diào)焦檢校儀的灰度要經(jīng)過二值化處理，以括展位寬！這樣用清晰度法定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的精度是使傳函MTF值下降5%那么如何分段呢？我們可以用清晰度法允許的離焦量來劃分空間，例如前4mm=200lp/mm，鏡頭最近點(diǎn)總離焦量是：4人2/300=0.0533，離焦0.002時(shí)象相清析度不變。則需劃分0.0533/0.004=14段。我們知道在垂直象面內(nèi)不同視場的鑒別率允許值是不一樣的，同樣在深度空間各物距的象的質(zhì)量要求也不可能一樣，因此可以給0.005的離焦量，則需劃分0.0533/0.01=6段總離焦量除清晰度法允許離焦量的二倍得到的數(shù)，是分段的最大數(shù)，允許適當(dāng)減少分段總數(shù)，這要看你對(duì)象質(zhì)的縱向要求。在以前都是用離焦引起的彌散斑尺寸來劃分的，這是因?yàn)橐郧皺z校儀的傳函計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算很不容易，但現(xiàn)在在Zemax中可輕易的做到這點(diǎn)。再從客觀反應(yīng)成象質(zhì)量的角度來看，彌散斑只反應(yīng)了指定光線對(duì)主光線散開程度，它沒反應(yīng)出光能的集中度，而傳函不僅反應(yīng)了集中度，還反應(yīng)了對(duì)背景的對(duì)比度。為了能更準(zhǔn)確的用象質(zhì)允許的變化范圍來劃分調(diào)焦段，在此特以實(shí)例介召用傳函清晰度原則進(jìn)行調(diào)焦段劃分的方法。下面我們?cè)赯emax中用清晰度法定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的精度下面是設(shè)計(jì)的一個(gè)數(shù)碼鏡頭，其參數(shù)如下：文件名焦距F光圈F視場w光學(xué)總長鑒別率備注JIJT742.22822.32004片單鏡，畸變13.8%,1/4CCD.sheDataEditorEditSolvesOptionsHelpSurf:TypeCoiUlLLEIltRadiusThicknessGlassSeiLLi-DianieterOBJSt-aiidardInfinityInfinityInfinity1St-aiidardInfinity5.0000001.500000ZStaiidard3.syuzysV1.0000002：F1_CNC3.Z7S44Z3St-aiidard2.6088ZSV5.000000V2.4657774St-aiidard-3.29186-5V1.900000EE31.830430EStandard-3.6Z174SV1.700000V2.033413STOStaiidard3.913383V3.000000LAIQ2_CNC1.403Z787St-aiidard-Z.441142V0.040160V1.4551038St-aiidard-2.SSShhSV0.650000EF6_CNC1.4921439Staiidard-16.76Z684V4.004578M1.636003IMAStaiidardInfinityZ.Z4b4S7下面是傳函圖:

=|口四|_|_|口口=|口四|_|_|口口￡實(shí)例見：“JIJT7?zmx”為了便于考查景深離焦最遠(yuǎn)允許面，應(yīng)將CCD所在的最佳象面（原以M告之系統(tǒng)自動(dòng)置于最佳象面位置）固定（去除M），然后在CCD面后再加一離焦考查面，變動(dòng)對(duì)CCD的離焦量，使200lp/mm傳函由MTF=0.3下將到MTF=0.25，得下結(jié)果：5EditSolvesOji+ionsHelpSurf:TypeCoiuiLLent-RadiusThicknessOBJStandardInfinityInfinity1StandardInfinity5-ULIOOLIOZStaiidard3.yyuzyyV1-U000003StaiidardE-6LISS28V5-ULiOOLlOI4Staiidard-3.291B65V1-9000005Staiidard-3.6Z1748V1-700000ISTOStaiidard3.913383V3-ULiOOLlO7Staiidard-2.441142V0_040160IBStandard-2-2E889BV0-6E00009Staiidard-16-762684V———--———4.00457810Staiidard_—‘-Tiitinityp.oozoooL將CCD面固定離焦考查面其傳函圖如下:

0.0010Q.OS200.OSSPHTIHLFREQUENCYIMCYCLESPERMILLIMETER實(shí)例見：“JIJT8.zmx”由此可見，用清晰度法定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的精度為0.002mm（僅對(duì)本例而言）再看下例：文件名焦距F光圈F視場W光學(xué)總長簽別率備注JIJT8172823.67204片單鏡，畸變0.22%,1/3CCD該鏡頭的象質(zhì)要求很低，結(jié)構(gòu)如下:EditSolvesUj'tionsHelpSurf:TypCoiLiiLLentRadiusThicknessGlassOEJStaiidardInfinityInfinitySTUStaiidardInfinity-4.LILILIOOLI2StaiidardIS-ZOOLILILIV3.￡70000ZK143Staiidard-890-790000V0.4400004Staiidard6_750000V4.970000ZEAFZ_CNC5Staiidard-17-eOOLiLiOV1.LlLlLlOOLlEF6_CNC6Staiidard3-170000V3.1700007Standard52-020000V4.7.50000LA1l1Z_CNCSStandard-6-380000V9537049StaiidardInf_JO.013000IMAStaiidard_InfinityCCD面固定考查面離焦值傳函圖如下：TSa.QBBB匚EGISD.iaaii]DEC,TSEEiffiKiDEG0.001Q.00SPATIALFREDUENCYINCYCLESPERMILLIMETER20.00由于離焦使傳函由原來的MTF=0.30.001Q.00SPATIALFREDUENCYINCYCLESPERMILLIMETER20.00由上例可見，對(duì)應(yīng)的用清晰度法定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的精度是0.013mm,這個(gè)精度很低。這說明在光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的土0.013離焦翻圍內(nèi)象質(zhì)清晰度沒什么變化。它對(duì)應(yīng)的物方空間的深度范圍是多少？可以用牛頓程象公式算出：^-^-=615，這說明如果近點(diǎn)為0.6就不須分段了。這個(gè)鏡頭的象知焦差，沒必要分段調(diào)焦。從上計(jì)算可知，象質(zhì)越好的鏡頭，光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)精度就越高，分段就可劃分的越細(xì)。例3多段調(diào)焦計(jì)算下面我們用清晰度法進(jìn)行調(diào)焦段的計(jì)算先確定分段總數(shù)，前面計(jì)算得到清晰度法（MTF允許下將0.05，圖象清晰度不變）允許的離焦量是土0.002,現(xiàn)令土0.0055為分段允許的調(diào)焦量，則最近點(diǎn)為300mm時(shí)，42=4.85分段數(shù)=3皿N.DU，即可劃分5段。f12[f12[用5D11f計(jì)算電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)物距，用—D?皿5+'計(jì)算光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)物距?，F(xiàn)以第一段為例介召考查傳函得方法：光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)考查：將物距設(shè)定在2670.67，此時(shí)物不在無限遠(yuǎn)，視場角轉(zhuǎn)成有限距離高度。這時(shí)看0.7視場傳函，調(diào)整頻率，使傳函下將至MTF=0.3，此時(shí)為鑒別率值。前離焦傳函考查，即為前電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)傳函考查。去調(diào)自動(dòng)尋找最佳象點(diǎn)功能（去除M標(biāo)志），則該光學(xué)對(duì)準(zhǔn)象面位置固定，在其后加一個(gè)象面考查面，間隔是前離焦量-0.0055，則該考查面是前電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)的象方共厄面，用上述法讀出傳函。后離焦傳函考查，即為后電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)傳函考查，將考查面間隔改為0.0055，再讀出后離焦面?zhèn)骱Ｉ厦娴奶幚磙k法推廣到各調(diào)焦段。有一點(diǎn)請(qǐng)注意：所有考查均需在CCD面0.7視場進(jìn)行，因?yàn)榭疾橄筚|(zhì)是在象面同一點(diǎn)在整各調(diào)焦全過程進(jìn)行中對(duì)比觀查的。以上三類傳函考查可參看文件：“傳函離焦考查（第一段光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)）.ZMX”，“傳函離焦考查（第一段前離焦0?0055）?ZMX”，“傳函離焦考查（第一段后離焦0?0055）?ZMX”現(xiàn)將各調(diào)焦段數(shù)據(jù)添寫如下:f'f-段序號(hào)統(tǒng)計(jì)一一一、12345光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)物距2670.67945.176575.429414.256324電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)物距1458.55731.273488.848367.636294.909光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)傳函1251151009080前離焦傳函10512011510593后離焦傳函110100909570上表是離焦量均分情況下的傳函縱向分布情況，由表可見前后離焦對(duì)稱不合理。從第三段起前離焦比光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)傳函高出10%左右，在每段0.0011全焦深范圍內(nèi)，調(diào)整前后離焦的比例，可使前后傳函近似相等時(shí)，光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位置就調(diào)好了，電路反傳點(diǎn)還不變。我們不再往下進(jìn)行了，掌握方法就可以了。第二節(jié)調(diào)校設(shè)備及校正方法分析一對(duì)紅外測(cè)距分段調(diào)焦系統(tǒng)的光學(xué)定位點(diǎn)與電路反傳點(diǎn)的檢測(cè)選擇白紙作為目標(biāo)，使其移近相機(jī)。同時(shí)用千分表測(cè)可調(diào)焦鏡頭端面，在物體移動(dòng)過程中，對(duì)于使鏡頭恰好有移動(dòng)的物距點(diǎn)，就是電路的反轉(zhuǎn)點(diǎn)，記下所有的電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)，那么相鄰的電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)的中點(diǎn)偏后近一半處（指各調(diào)焦段全離焦量中點(diǎn)偏后近一半處），大致就是光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)了。這樣多測(cè)幾次取平均，就大致可了解仿形設(shè)計(jì)鏡頭的電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)與光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)了。二在Zemax上模擬檢校過程，并進(jìn)行精度分析1檢校儀平行光管焦距與被測(cè)透鏡焦距間的關(guān)系在正規(guī)裝配相機(jī)時(shí)，電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)與光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的分段位置關(guān)系是已有的，光學(xué)裝配的目的就是將其任意一個(gè)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)裝配到位，那么由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就會(huì)保正所有光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)與電路反轉(zhuǎn)點(diǎn)都到位。下面就介召將其中任意一個(gè)裝配到位的檢校儀器設(shè)計(jì)原理。假設(shè)數(shù)碼鏡頭焦距為20mm，平行光管的焦距就是它的三倍，即60mm則：在平行光管處的定位精度是0.1mm（示值精度），則數(shù)碼鏡頭給出象的定位精度就是它的十分之一，即0.01mm，也就是說縱向定位精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這就是為什么平行光管的焦距應(yīng)是被測(cè)鏡頭焦距的三倍的原因。2光具座平行光管的檢校為了對(duì)多數(shù)數(shù)碼鏡頭，光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)能進(jìn)行定位，特設(shè)定在此儀器上被定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的鏡頭，其焦距小于20mm，至于大于此焦距鏡頭的調(diào)校，可仿此設(shè)定各檢校儀的參數(shù)。根據(jù)3倍關(guān)系，檢校儀平行光管焦距是60mm，光具座平行光管焦距是200mm。下面先進(jìn)行光具座平行光管光學(xué)定位點(diǎn)的按裝（它將做為被檢數(shù)碼鏡頭物方無限遠(yuǎn)的傳遞基準(zhǔn)）。我們假定要安裝鏡頭的焦距是4mm，傳函200lp/mm，前面分析過給鏡頭定位光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的公差是使其傳函下將5%，此時(shí)允許的離焦前面在Zemax上模擬過是0.002mm，現(xiàn)只計(jì)算第一調(diào)焦段數(shù)據(jù)。前面解出第一段光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)物距L11=-2670.67mm，這就是需按裝的光學(xué)定位點(diǎn)的物

距。安裝過程是這樣的：1先用自準(zhǔn)值法安裝光具座光管無限遠(yuǎn)位置，安裝精度在Zemax中模擬解出。2再在光具座上移動(dòng)光管焦平面上的自準(zhǔn)刻分劃其移動(dòng)量為2002=-16.19-2610.61-200，即裝定了第一調(diào)焦段光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)。3對(duì)光具座平行光管定位在一2670.67物距上定位精度的要求，可以這樣考率：在4mm焦距定位在一2670.67物距上時(shí)，平行光管給出光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)精度，應(yīng)對(duì)4mm鏡頭共厄面偏離標(biāo)準(zhǔn)位置不大于0.001mm(MTF下降0.005時(shí)，離焦0.002，取其一半為目標(biāo)偏差允許的象面偏差)，按軸向放大率關(guān)系傳遞到200mm平行光管定位精度要求不大于0.001-(200/4)△2=2.5mm。采用自準(zhǔn)法定位無限遠(yuǎn)，再用百分表標(biāo)示分劃后移14.96mm。3據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，令光具座無限遠(yuǎn)的定位精度2.5mm，用的平面反射鏡的口徑應(yīng)多大？下面在Zemax上模擬分析：先看在光具座上用自準(zhǔn)法檢校時(shí)的Zemax光路：下面是自準(zhǔn)法校光具座的光自準(zhǔn)用長方體在不木亮的自準(zhǔn)反射視場中，人眼整別率偉為了下面是自準(zhǔn)法校光具座的光自準(zhǔn)用長方體在不木亮的自準(zhǔn)反射視場中，人眼整別率偉為了學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù):□DE9S1EditSolve寫Optif:TypeTmcJznessGIkssOBJStandardInfinity1入盆日20-000000序益到物榛扼喜227-50liuli0竟到炭射煽甌￡0_000000-20_000000HTRROR-5UUULILI6出晞艇lml-￡0-000000設(shè)定反射TIL?lStanda.rd二Sezal-DiaiieterFSGa.10.OQDODO2.S000002.5000002S-000000FT境焦距19-7E00UU￡QQ.000000物鏡蕉距19H77SOO01.000000E+012反射境焦昌15.800000200_000000物鏡焦距2-0960002￡.OOOODD日鏡蕉始Z.374200上例見：“光具座光管調(diào)校（無限遠(yuǎn)）.ZMX”在上例中，光具座目鏡是常用的10倍的，焦距就是25mm，光具座平行光管焦距是200mm,現(xiàn)兩鏡間距是227.5mm，與225差2?5mm，經(jīng)自準(zhǔn)反回到人眼處，當(dāng)人眼在10mm垂直范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，象對(duì)目鏡分劃的移動(dòng)出射角為土1.16°，這遠(yuǎn)大于人眼的靈敏度。這時(shí)反射鏡直徑是40mm,這說明反射鏡只要反射能量夠，可以不考慮反射鏡尺寸對(duì)自準(zhǔn)校正精度的影響。3檢校儀平行光管的檢校前面校正了光具座平行光管無限遠(yuǎn)目標(biāo)，分析了光具座校正誤差引起4mm鏡頭定位偏差離遠(yuǎn)小于0?001mm。現(xiàn)在分析用兩管法校正60mm分劃引起的偏差，下面是在Zemax上的兩管法校正光路圖：6竺產(chǎn)頭20多段調(diào)讀檢校使-58.672光具詐大倍幸橙枝望』216.19G鏡25-26T(L64_241.19先用高斯公式求出60mm光管分劃象距為-2670.64時(shí)的物距:1111—=+=-2670.64L60L-2670.6460

可解出：L=58.6816卜面是Zemax文件:見例“光具座光管調(diào)校（60mm光管鏡頭分劃位值）.ZMX”物距大致是2670mm，與要求的一致。將其后20mm間隔置光組座系統(tǒng)，然后調(diào)光具座與目鏡間具，使出射象無限遠(yuǎn)，有下Zemax文件：見例“光具座光管調(diào)校（兩管檢校）.ZMX”這就是說，當(dāng)光具座用自準(zhǔn)法校到無限遠(yuǎn)位置，再將分劃后移16.065mm（241.065-225=16.065）,就重安裝了2670mm的目標(biāo)。用此系統(tǒng)，可觀查69mm分劃安裝情況，當(dāng)在光具座目鏡一方用擺頭法發(fā)現(xiàn)不了60mm光管分劃象對(duì)光具座光管象無視差時(shí)，就校好了。上面是檢校儀分劃校到位的情況，現(xiàn)在要解決的問題是，檢校儀分劃偏離上述應(yīng)在位置多遠(yuǎn)時(shí)能發(fā)現(xiàn)？對(duì)應(yīng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)位置偏差是多少？假定平行光管60mm直徑40mm（調(diào)入瞳直徑可改變60mm鏡頭的直徑），分劃物距調(diào)到58.665mm，現(xiàn)看出射角度數(shù)：nsDataEditorSolvesOptioreHelpSurf:TypeComment-RadiusThicknessGlassS&iiii-Diaiii&t&rSt-aiidard0-000000DLIuutl現(xiàn)人kUu-EParaxialZ0.00000019.S49433Paraxial241.06500020.i：ii：ii：ii：ii：h：iParaxialZ0.i：ii：ii：ii：ii：ii：i2.291681St-aiidard目錚弟距Infitii'*-寸—-ZRfiR91：-：7：-：RM援頭移動(dòng)量—2_3o|77OSt-aiidardInfinity1.94j552E-Lil3Q=arctan（4.6/2869）=5,5人眼恰好能發(fā)現(xiàn)分劃有晃動(dòng)。即60mm光管分劃按裝片離標(biāo)準(zhǔn)位置58.681-58.665=0.016mm，就可發(fā)現(xiàn)?？梢娪么蟊堵蕛晒芡h(yuǎn)鏡法，校60mm鏡頭分劃偏位不大于0.016mm，它在4mm鏡頭造成偏位，由下式：h==>X11=0.016#f—1=0.00007mm0.016x11\60f完全可以忽略。

4產(chǎn)品鏡頭光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)定位精度分析下面是檢校儀裝釘產(chǎn)品鏡頭光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的Zemax文件中的光路圖:上圖是全視場時(shí)的調(diào)焦鏡頭定位儀光路圖，紅光全視場，綠光0.7視場，蘭光0視場。下面是文件中的結(jié)構(gòu)：平行光管分劃此位置給出了光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)l^[LenEDataEditor.嬰餌SolveeUjitionsHelpSurf:TypeCoiiiiiientRadiustlq-ickne三三LIBJStandardInfinity|弱一6站口□□1Paraxial0-0000002StandardInfinity.5-0000003Standard3.RyozyRV1-0000004Staiidard2.608828V■5-000000VEStaiidard-3.Z91865V1-9000006Staiidard-3.6Z1748V1-700000VSTOStaiidard3.9133S3V3-000000BStaiidard-Z.44114ZV0-040160V9Standard-Z.Z58898V0-65000010Standard-16.76Z6B4V4.010593M11Standard-IirfTnitypj-口口口口口口IMAStandardInfinity光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的最佳象點(diǎn)位置CCD位置對(duì)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)象點(diǎn)無離焦上例見：“定位產(chǎn)品鏡頭?ZMX”上圖顯示裝置的最大問題，用于測(cè)量的平行光管的0?7視場直徑是34-2=68mm，要對(duì)這樣大視場的分劃很好校象差很不易，我們將檢測(cè)系統(tǒng)作成下述樣式，就可以很好的焦決問題。上Zemax文件，可確定平行、光管的口徑（注意要大于圖中尺寸，因?yàn)榭赡苡袑?duì)準(zhǔn)誤差，同時(shí)還要參考后面的圖來定尺寸），上結(jié)構(gòu)的文件見：“定位產(chǎn)品鏡頭.ZMX”由圖，平行光管中心置上被檢鏡頭0.7視場的傳函線條的共厄圖（按60/4的倍率放大），由于平行關(guān)管是中心分劃成象，所以有60以上，100以下的平行光管就可用。也可用成象質(zhì)量好的照象鏡頭代替。如果是大于60的鏡頭作平行光管，調(diào)校的三倍原則要遵守，平行光管處的分劃尺存也要按平行光管與產(chǎn)品焦距之比轉(zhuǎn)換。三顯示器和計(jì)算計(jì)軟件1CCD顯示區(qū)選則先看分辯率線寬。為了使檢測(cè)系統(tǒng)能應(yīng)用于大